Bài giảng Sức bền vật liệu - Chương 1 Các khái niệm cơ bản

Chương 1: Các Khái Niệm Cơ Bản 1 Đối Tượng và Nhiệm Vụ Của Môn Học 2 Phân Loại Chi Tiết Trong Sức Bền Vật Liệu 3 Ngoại Lực – Nội Lực 4 Ứng Suất 5 Liên Hệ Giữa Ứng Suất và Các Thành Phần Nội Lực 6 Biến Dạng 7 Các Giả Thiết Cơ Bản Về Vật Liệu 8 Nguyên Lý Cộng Tác Dụng Của Lực 1 Đối Tượng và Nhiệm Vụ Của Môn Học * Đối tượng: Vật thật * Vật làm bằng vật liệu gì? * Vật có hình dáng, kích thước cụ thể * Vật bị thay đổi hình dáng, kích thước, bị phá hủy khi chịu tác dụng của lực 1 Đối Tượng và Nhiệm Vụ Của Môn Học * Nhiệm vụ của môn học: đưa ra các phương pháp để xác định kích thước cần thiết và vật liệu phù hợp cho các bộ phận công trình hay chi tiết máy với yêu cầu chi phí vật liệu ít nhất mà vẫn đảm bảo: + Điều kiện bền: Các chi tiết máy hay các bộ phận công trình làm việc bền vứng và lâu dài mà không bị gãy, vỡ. 1 Đối Tượng và Nhiệm Vụ Của Môn Học + Điều kiện cứng Những thay đổi về hình dáng và kích thước của chi tiết máy hay các bộ phận của công trình không được vượt quá giá trị cho phép. 1 Đối Tượng và Nhiệm Vụ Của Môn Học + Điều kiện ổn định Các bộ phận của từng kết cấu công trình phải bảo toàn hình dạng hình học của kết cấu khi chịu lực, nhằm loại trừ các hiện tượng dẫn đến mất ổn định như cong vênh hoặc méo mó. * Chi tiết dạng thanh 2 Phân Loại Chi Tiết Trong Sức Bền Vật Liệu + Thanh được đặc trưng bởi trục thanh và mặt cắt ngang 2 Phân Loại Chi Tiết Trong Sức Bền Vật Liệu + Phân loại thanh - Thanh thẳng - Thanh cong - Thanh phẳng - Thanh không gian * Chi tiết dạng tấm, vỏ 2 Phân Loại Chi Tiết Trong Sức Bền Vật Liệu * Chi tiết dạng khối 2 Phân Loại Chi Tiết Trong Sức Bền Vật Liệu 3 Ngoại Lực – Nội Lực 3.1 Ngoại Lực: * Ngoại lực là tất cả các yếu tố từ bên ngoài tác động lên đối tượng khảo sát. * Phân loại ngoại lực - Lực tập trung 3 Ngoại Lực – Nội Lực - Lực phân bố + Lực phân bố đường: , thứ nguyên: [lực]/[chiều dài]q  q T 3 Ngoại Lực – Nội Lực + Lực phân bố mặt: , thứ nguyên: [lực]/[chiều dài]2p  + Lực phân bố khối: , thứ nguyên: [lực]/[chiều dài]3 Lực phân bố khối : lực trọng trường, lực quán tính, lực điện từ, 3 Ngoại Lực – Nội Lực 3.2 Nội Lực: * Nội lực là lượng thay đổi lực liên kết giữa các phần tử trong một chi tiết do sự thay đổi hình dáng, kích thước của chi tiết dưới tác dụng của ngoại lực. * Cách xác định nội lực: sử dụng phương pháp mặt cắt 1P 2P 3P 4P nP C I II  1P 2P 3P 4P nP C 1P 2P 3P  A 4P nP  B Noäi löïc 3 Ngoại Lực – Nội Lực * Nội lực là lực phát sinh trên mặt cắt. 1P 2P 3P  A 4P nP  B Noäi löïc * Nội lực phụ thuộc vào vị trí của mặt cắt, từng điểm trên mặt cắt và ngoại lực tác dụng lên vật. * Nội lực cân bằng với ngoại lực tác dụng lên vật. 1P 2P nP y x z zN yQ xQ xMz M yM  A C 3 Ngoại Lực – Nội Lực * Thu gọn hệ nội lực phân bố về tâm mặt cắt ta được 1P 2P 3P C A 4P nP  B C R  R  M  M  : Véctơ chính nội lực M  : Mômen chính nội lực R  * Các thành phần nội lực + Lực dọc zN Kéo-nén + Lực cắt yx QQ , Cắt + Mômen xoắn zM Xoắn + Mômen uốn yx MM , Uốn * Ứng suất trung bình: 4 Ứng Suất F qu tb     => Ứng suất bằng cường độ của nội lực trên một đơn vị diện tích 1P 2P 3P Vi phân nội lựcq   F Vi phân diện tích A * Ứng suất tại một điểm: dF qd F qU F A       lim 0 * Thứ nguyên của ứng suất: [lực]/[chiều dài]2 Ứng suất có đơn vị: N/m2; kN/cm2 * Phân loại ứng suất: 4 Ứng Suất + : Ứng suất pháp   n  t  + : Ứng suất tiếp * Ý nghĩa của ứng suất: ứng suất tại một điểm là đại lượng đặc trưng cho khả năng chịu đựng của vật liệu tại điểm đó và là tiêu chí để kiểm tra bền. * Phân loại biến dạng: - Biến dạng dài: là lượng thay đổi chiều dài * Biến dạng: là sự thay đổi hình dáng, kích thước của chi tiết khi chịu tác dụng của ngoại lực. 6 Biến Dạng 1P 2P 3P 4P nP O A B O A B 'O 'A 'B  + Biến dạng dài tuyệt đối: OAAOL  '' + Biến dạng dài tương đối:  % '' OA OAAO L L     - Biến dạng góc (Biến dạng trượt): là lượng thay đổi của góc vuông ' ' ' 2 A O B   * Chuyển vị: là sự thay đổi vị trí của một điểm thuộc vật trước và sau khi vật bị biến dạng. * Vật liệu đẳng hướng: Tại mỗi điểm trong vật tính chất cơ, lý như nhau theo mọi phương. * Vật liệu liên tục: không tồn tại các khuyết tật bên trong chi tiết. 7 Các Giả Thiết Cơ Bản Về Vật Liệu * Vật liệu đồng nhất: Vật liệu có cùng tính chất (cơ học, lý học) ở mọi điểm bên trong chi tiết. * Vật liệu đàn hồi lý tưởng: không tồn tại biến dạng dư bên trong chi tiết. * Biến dạng và chuyển vị của vật là rất nhỏ so với kích thước của vật: cho phép ta áp dụng nguyên lý cộng tác dụng. 8 Nguyên Lý Cộng Tác Dụng Của Lực Ứng suất và biến dạng do một hệ lực gây ra sẽ bằng tổng ứng suất và biến dạng do từng lực tác dụng riêng rẽ gây ra.